嵌入式计算机的基础知识（CPU---小西红柿（二））

嵌入式计算机的基础知识（CPU）

计算机的进制

1. 逻辑1和0
     在计算机中数据的存储、运算、传输都是以高低电平的方式,所以数字电路中用高、低电平来表示逻辑1和0;

计算机的组成

2. 输入设备
  把其他信号转换成计算机能识别和处理的信号并送入计算机中，如键盘、鼠标、摄像头等；
3. 输出设备
  把运算结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机外，如显示器、音响、打印机等；
4. 存储器
  存储器是用来存储程序和数据的部件,是实现"存储程序控制"的基础，如内存、硬盘等；运算器
5. 运算器（打工人）
  CPU中负责进行算数运算和逻辑运算的部件，其核心是算术逻辑单元ALU；
6. 控制器（老板）
  控制器是CPU的指挥中心,其控制着整个CPU执行程序的逻辑过程
注：运算器和控制器共同组成了CPU；

总线

1. 总线
   总线是计算机中各个部件之间传送信息的公共通信干线, 在物理上就是一束导线按照其传递信息的类型可以分为数据总线、地址总线、控制总线；

2. DMA总线
   DMA(Direct Memory Access)即直接存储器访问，使用DMA总线可以不通过CPU直接在存储器之间进行数据传递；（提高数据传输的效率）

CPU的三级存储结构

1. 三级存储结构主要分为Cache（高速缓存）、主存储器（内存）和辅助存储器（硬盘）；

2. Cache
   速度最快、价格最贵、容量最小、断电数据丢失、cpu可直接访问；
   存储当前正在执行的程序中的活跃部分,以便快速地向CPU提供指令和数据；

3. 主存储器
   速度、价格、容量介于Cache与辅存之间、断电数据丢失、cpu可直接访问；
   存储当前正在执行的程序和数据；

4. 辅助存储器
   速度最慢、价格最低、容量最大、断电数据不丢失、cpu不可直接访问；
   存储暂时不运行的程序和数据，需要时再传送到主存；

地址空间

1. 一个处理器能够访问（读写）的存储空间是有限的,我们称这个空间为它的地址空间（寻址空间）,一般来说N位地址总线的处理器的地址空间是2的N次方；

2. 一般情况下CPU通过地址总线对内存进行寻址，通过数据总线实现内存和CPU的数据交互；

CPU的工作原理

一条指令的执行分为三个阶段
1.取址：
CPU将PC寄存器中的地址发送给内存，内存将其地址中对应的指令返回到CPU中的指令寄存器（IR）；
2.译码：
译码器对IR中的指令进行识别，将指令（机器码）解析成具体的运算；
3.执行：
控制器控制运算器中对应的运算单元进行运算，运算结果写入寄存器；